Trang bị điện cho máy hàn hồ quang

Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho máy hàn hồ quang Chương I TỔNG QUAN VỀ MÁY HÀN Hiện hàn điện công nghệ dùng rộng rãi công nghiệp, xây dựng công nghiệp chế tạo máy Ưu điểm hàn điện : Tiết kiệm nguyên vật liệu so với phương pháp gia công khác ( so với tán đinh ữ 10 ; So với phương pháp đúc đến 40% ) Có độ bền học cao Giá thành hạ,năng suất cao Công nghệ đơn giản Cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN ĐIỆN Phân loại cách tổng thể phương pháp hàn điện : Sinh viên: Nguyễn Kim Trọng Trường ĐH kỹ thuật công nghiệp Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho máy hàn hồ quang Hình Phân loại phương pháp hàn điện CÁC YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI NGUỒN HÀN HỒ QUANG Điện áp không tải đủ lớn để mồi hồ quang Khi nguồn hàn chiều với điện cực : Kim loại : Uomin = (30ữ40)V Điện cực than Uomin = (45ữ55)V Khi nguồn hàn xoay chiều : Uomin = (50ữ60)V Đảm bảo an toàn lúc làm việc chế độ làm việc chế độ ngắn mạch làm việc Bội số dịng điện ngắn mạch khơng q lớn Trong : : Bội số dịng điện ngắn mạch : Dòng điện ngắn mạch (A) : Dòng điện hàn định mức (A) Sinh viên: Nguyễn Kim Trọng Trường ĐH kỹ thuật công nghiệp Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho máy hàn hồ quang Nguồn hàn phải có cơng suất đủ lớn Nguồn hàn phải có khả điều chỉnh dịng hàn; ta biết dịng điện hàn phụ thuộc vào đường kính que hàn.Dũng điện hàn tính theo biểu thức sau : Ih = (40 ữ 60)d Trong đó: - Ih: Dịng điện hàn (A) - d: Đường kính que hàn (mm) Đường đặc tính ngồi ( hay cịn gọi đặc tính Vụn-Ampe ).Của nguồn hàn phải đáp ứng theo loại phương pháp hàn a, Nguồn hàn dung cho phương pháp hàn hồ quang tay phải có đường đặc tính ngồi dốc b, Nguồn hàn dùng cho phương pháp hàn hồ quang tự động phải có đường đặc tính ngồi cứng HỆ SỐ TIẾP ĐIỆN CỦA NGUỒN HÀN Máy hàn thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lặp lại.Thời gian làm việc dài máy hàn thời gian hàn hết que hàn ( 1‫) ح‬.Thời gian nghỉ ngắn thời gian đủ để thay que hàn mồi hồ quang ( 2‫) ح‬.Đối với nguồn hàn dùng cho máy hàn hồ quang tự động,thời gian làm việc dài thời gian hàn hết lơ điện cực hàn trờn mỏy; cịn thời gian nghỉ ngắn thời gian đủ để thay lô điện cực hàn mồi hồ quang Nguồn hàn hồ quang có tuổi thọ làm việc cao thỏa mãn điều kiện : Q1= Q2 Trong : Q1 = 0,24I².R Q2 = k(2‫ح‬ làm việc Tck = 2‫ح‬ +1 +1 ‫ ح‬: Nhiệt lượng tỏa hàn với thời gian 1‫ح‬ ‫ ) ح‬: Nhiệt lượng tỏa môi trường xung quanh chu kỳ ‫ح‬ K : Hệ số đặc trưng cho chế độ tỏa nhiệt nguồn hàn Tính cách gần coi hệ số k không đổi k = const.Từ biểu thức ta có : 0,24I².R ‫=ح‬ k(2‫ح‬ Sinh viên: Nguyễn Kim Trọng +1 ‫)ح‬ Trường ĐH kỹ thuật công nghiệp Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho máy hàn hồ quang Trong : tỉ số biểu diễn hệ số TĐ% hệ số tiếp điện tương đối nguồn hàn hồ quang TĐ% = 100% Do làm việc chế độ khác với chế độ ghi trờn nhón nguồn hàn phải tính lại dịng điện hàn ứng với hệ số tiếp điện nguồn hàn.Vớ dụ: Trờn nhón nguồn hàn ghi số sau: I đm = 300A; TĐ% đm = 70% Nếu cần dùng với I = 450A TĐ% : I².TĐ% = I²đm.TĐ%đm Vậy TĐ% = 70% = 31% CÁC NGUỒN HÀN HỒ QUANG CÁC NGUỒN HÀN HỒ QUANG XOAY CHIỀU Nguồn hàn hồ quang xoay chiều thường dùng biến áp hàn vỡ cú ưu điểm bật sau: Dễ chế tạo, giá thành hạ Có thể tạo dịng điện lớn Biến áp hàn phổ biến biến áp hàn pha,cú ba pha.Thụng thường máy Biến áp hàn ba pha dùng cho nhiều đầu hàn.Về cấu tạo,mỏy biến áp hàn thường chế tạo theo hai kiểu: + Máy biến áp hàn với từ thong tản bình thường: Nó chế tạo hai thiết bị riêng lẻ, lắp ráp vỏ hộp chung, gồm biến áp hàn cuộn kháng + Máy biến áp hàn với từ thông tản tăng cường, chế tạo theo kiểu sau: Có cuộn thứ cấp di động Có sơn từ Sinh viên: Nguyễn Kim Trọng Trường ĐH kỹ thuật công nghiệp Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho máy hàn hồ quang Điều chỉnh theo cấp 1, Biến áp hàn có cuộn kháng ngồi: - Biến áp hàn loại này,ngoài lừi thộp chớnh máy biến áp, cũn cú cấu phụ gọi cuộn kháng ngoài.Thay đổi khe hở mạch từ cuộn kháng ngồi, nhận họ đặc tính ngồi máy biến áp hàn - Khi không tải : Ůo = Ů2 Hình sơ đồ nguyờn lớ biến áp hàn có cuộn kháng ngồi Trong : Ůo : điện áp không tải [ V ] Ů2 : điện áp thứ cấp máy biến áp [v] S Trong Ůhq – điện áp hồ quang Ůck – điện áp rơi cuộn kháng Ůck –İ2.rck + j İ2 xck ≈ w L İ2 Vì rck nhỏ bỏ qua Trong đó: rck – điện trở cuộn Kháng Xck – điện kháng cuộn kháng Trong trình làm việc, İ2 tăng làm Cho Ůck tăng,điện áp hồ quang Ůhq giảm.khi dòng İ2 tăng đến trị số Hình họ đặc tính ngồi MBA hàn có cuộn kháng ngồi İ2 = In.m (In.m - dịng điện ngắn mạch )thì điện áp hồ quang khơng ( Uhq =0 ) Khi : İ2 = In.m = U2/wL Như ta biết,từ trở mạch từ Rm tỉ lệ nghịch với điện cảm L.Do tăng khe hở mạch từ a, từ trở mạch từ Rm tăng, điện cảm L giảm dòng điện ngắn mạch In.m tăng lên Với cách lập luận ta có họ đặc tính ngồi hỡnh trờn 2, Máy biến áp hàn kiểu hỗn hợp Loại máy biến áp hàn mạch từ cuộn Kháng có quan hệ trực tiếp với mạch từ Điều chỉnh khe hở mạch từ a, ta nhận Họ đặc tính ngồi hình Khi khơng tải : Ůo = Ů2 + Ůck Sinh viên: Nguyễn Kim Trọng Trường ĐH kỹ thuật công nghiệp Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho máy hàn hồ quang Khi thay đổi khe hở mạch từ a, Uck thay đổi Hình Sơ đồ nguyên lý MBA hàn kiểu hỗn hợp nên Uo thay đổi ( Uo = var ) có tải,điện áp rơi cuộn kháng cuộn thứ cấp biến áp hàn Ur = I2.(x2 + xCK) Điện áp hàn hồ quang bằng: Uhq = U2 + UCK →UU U r = U2 + UCK = I2 (x2 + xCK) Khi dòng I2 tăng đến Inm điện áp hồ quang dịng điện ngắn mạch bằng: Tương ứng với trị số khác khe hở mạch từ a, ta nhận họ đặc tính ngồi máy biến áp hàn hình vẽ Khi khe hở mạch từ X tăng , từ trở mạch từ Rm tăng, điện cảm L giảm, dòng điện ngắn mạch Inm tăng lên 3, Máy biến áp hàn có shunt từ : Máy biến áp hàn có shunt từ giới thiệu trờn hỡnh Shunt từ lắp cuộn dây sơ cấp Và thứ cấp máy biến áp hàn, Shunt từ có Thể di chuyển sâu kéo khỏi hai cuộn Dõy.Bằng cách di chuyển shunt từ ta tạo Họ đặc tính ngồi máy biến áp hàn Hình họ đặc tính ngồi MBA hàn kiểu hỗ hợp SCÁC NGUỒN HÀN HỒ QUANG MỘT CHIỀU Nguồn hàn hồ quang chiều dùng làmS Nguồn hàn cho máy hàn hồ quang tự động, bán Tự động hàn hồ quang tay Nguồn hàn hồ quang chiều có hai loại: - Bộ biến đổi quay ( máy phát hàn chiều ) - Bộ biến đổi tĩnh ( chỉnh lưu ) Máy phát hàn chiều chia loại sơ đồ Tùy thuộc vào kết cấu, cấu tạo máy phát hàn Một chiều có họ đặc tính ngồi dốc, cứng hỗn Sinh viên: Nguyễn Kim Trọng Trường ĐH kỹ thuật công nghiệp Đồ án tốt nghiệp Hợp Trang bị điện cho máy hàn hồ quang Hình MBA hàn có shunt từ 1-Mạch từ,2- Cuộn sơ cấp,3- Cuộn thứ cấp,4- Shunt từ Hình Phân loại máy phát hàn chiều Máy phát hàn chiều sử dụng rộng rãi loại máy phát hàn chiều có đường đặc tính ngồi dốc chế tạo theo ba kiểu sau : a, Máy phát hàn chiều kich từ độc lập có cuộn khử từ nối tiếp b, Máy phát hàn chiều kich từ song song có cuộn khử tử nối tiếp c, Máy phát hàn chiều có cực từ rẽ Máy phát hàn chiều : a, máy phát hàn chiều kích từ độc lập có cuộn khử từ nối tiếp : Máy phát hàn loại có hai loại kích từ : Cuộn Kích từ độc lập W1 cấp điện từ nguồn chiều độc lập có điều chỉnh dịng điện kích từ chiết áp VR cuộn khử từ nối tiếp W2 đấu nối với phần ứng mỏy phỏt.Từ thong ỉ1 sinh cuộn W1 ngược chiều với từ thông ỉ2 sinh cuộn W2.Từ thụng ỉ2 tỉ lệ với dịng điện hàn Như khơng tải, từ thong ỉ2=0 sức điện động máy phát bằng: Eo = Ke ỉ w Trong : Ke – hệ số cấu tạo máy phát ỉ1 – từ thông sinh cuộn W1 W – tốc độ quay phần ứng Hinh7: Máy hàn chiều kích từ độc lập có cuộn khử từ nối tiếp Khi có tải : Uhq = E – IR1 = Ke(ỉ1- ỉ2)w-IRf Sinh viên: Nguyễn Kim Trọng Trường ĐH kỹ thuật công nghiệp Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho máy hàn hồ quang Trong : Rf – điện trở máy phát Để điều chỉnh dòng hàn tạo họ đặc tính ngồi có hai cách: Điều chỉnh thô chuyển mạch CM để thay đổi số vòng dây cuộn W2 Điều chỉnh tinh chiết áp VR để thay đổi dũng kớch từ Ikt máy phát - a) b) Hình Họ đặc tính ngồi đặc tính điều chỉnh máy hàn chiều b, Máy phát hàn chiều kích từ song song cuộn khử từ nối tiếp Sơ đồ nguyên lý máy phát hàn loại biểu diễn hỡnh bờn Máy phát hàn có hai cuộn dây : cuộn kích từ song Song W1 cuộn khử từ nối tiếp W2.Họ đặc tính Ngồi điều chỉnh dòng điện hàn tương tự a c, Máy phát hàn chiều có cực từ rẽ Sơ đồ nguyờn lớ máy phát hàn chiều có cực Từ rẽ biểu diễn hình Hình Sơ đồ nguyờn lớ máy phát hàn chiều kích từ song song có cuộn khử từ nối tiếp Máy phát hàn chiều có cực từ rẽ tạo đặc tính ngồi dốc tác dụng khử từ từ thông sinh cuộn dây phần ứng máy phát ( phản ứng phần ứng ).Máy phát có hai cuộn kích từ; cuộn kích từ W1 cuộn phụ W2.Mỏy phỏt cú bốn cực từ N1,N2,S1,S2, ba nhóm chổi than A,C,Z.Loại máy phát kiểu khác với hai máy phát kiểu cực từ cực tính xếp phớa.Trờn đường trung tính AC lấy điện : UAC = Uhq S Sinh viên: Nguyễn Kim Trọng Trường ĐH kỹ thuật công nghiệp Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho máy hàn hồ quang Hình 10 - máy phát hàn chiều có cực từ rẽ Điện áp Ucz lấy hai chổi than C Z hai chổi than phụ.Mỗi đơi cặp cực cực tính coi cực từ Khi không tải: tác dụng tương hỗ từ thong dọc ỉd từ thông ngang ỉn, trờn cỏc chổi than xuất điện áp UAZ = Cd ỉd Ucz= Cn ỉn Sức điện động tổng máy phát EAc = UAz + Ucz = Cd ỉd + Cn ỉn - Khi có tải : có dịng điện phụ chảy phần ứng mỏy phỏt.Từ thụng dòng điện phụ chảy phần ứng sinh có chiều chiều với từ thơng ngang ỉn ngược Chiều với từ thông dọc ỉd Cỏc dẫn phần ứng góc phần tư AOZ DOC, tạo từ thông bù them cho từ thơng cuộn kích từ W1 Các dẫn phần ứng nằm góc phần tư ZOC AOD tạo từ thông ngược chiều với từ thơng cuộn kích từ phụ W2 Khi có tải, tác dụng khử từ từ thơng dọc ỉd phản ứng phần ứng nên điện áp UAz giảm xuống UAz = Cd(ỉd – ỉpư) Trong : ỉpư – từ thơng phản ứng phần ứng sinh Điện áp Uzc không tăng mạch từ bão hịa Uzc = Cn ỉn ≈ const điện áp kích từ lấy hai chổi than C,Z không phụ thuộc vào biến động phụ tải, điện áp lấy hai chổi than A,C thay đổi theo phụ tải UAc = UAz + Uzc = Cd(ỉd – ỉpư)+ UAz- IRư Sinh viên: Nguyễn Kim Trọng Trường ĐH kỹ thuật công nghiệp Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện cho máy hàn hồ quang Khi dòng hàn tăng , phản ứng phần ứng tăng làm cho điện áp UAc giảm xuống.Khi ngắn mạch, từ thông ỉpư tăng nhanh lớn từ thông dọc ỉd, điện áp UAz ngược chiều với điện áp Uzc điện áp UAc = 2, Nguồn hàn chiều dùng chỉnh lưu: Sự phát triển kỹ thuật bán dẫn công suất lớn đưa nhiều ứng dụng nguồn hàn chiều.Nguồn hàn chiều dùng chỉnh lưu có ưu việt sau so với máy phát hàn chiều: Chỉ tiêu lượng cao Khơng có phần quay Hiệu suất cao,chi phí vận hành,bảo dưỡng sửa chữa thấp Nguồn hàn chiều dùng chỉnh lưu gồm hai phận chớnh: mỏy biến áp hàn chỉnh lưu.Nguồn hàn chiều dùng chỉnh lưu chế tạo thành loại sơ đồ phân loại sau Hình 11 Các loại nguồn hàn điện chiều dùng chỉnh lưu Hình 12 sơ đồ khối chỉnh lưu hàn có điều khiển BДУ - 500 Sinh viên: Nguyễn Kim Trọng Trường ĐH kỹ thuật công nghiệp